固相浸渍法和湿浸渍法制备CuO/CeO2催化剂及其CO氧化性能的对比研究

采用固相浸渍法和常规湿浸渍法制备了一系列CuO/CeO₂催化剂,并结合X射线衍射（XRD）、氢气-程序升温还原（H₂-TPR）、激光拉曼光谱（LRS）、原位漫反射红外光谱（in situ DRIFTS）、X射线光电子能谱（XPS）等手段考察了制备方法对催化剂结构性质及其在CO氧化反应中性能的影响. XPS和H₂-TPR结果表明,固相浸渍法更有利于得到高分散的铜物种,并促进CuO物种的还原. LRS结果表明,相比于湿浸渍法,固相浸渍法能产生更多氧空位,而这些氧空位可以活化参与反应的O₂. CO氧化活性测试结果表明,当铜负载量相同时,固相浸渍法制备的催化剂相比于湿浸渍法表现出更好的催化性能. 结合多种表征结果发现,催化剂CO氧化性能与其表面氧空位和Cu⁺-CO浓度紧密相关,提出了CuO/CeO₂催化剂在CO氧化反应中可能的协同作用机制.     

CuO/CeO2/γ-Al2O3催化剂表面相互作用及Denox活性

作为“三效催化剂”的“储氧”组分,CeO2助剂既起到γ－Al2O3载体的作用,也能促进活性组分的分散。因此催化剂表面CeO2的状态及其与被载组分之间相互作用的研究已引起人们的广泛兴趣。但迄今,CeO2在γ－Al2O3表面上的分散容量以及其与催化剂活性组分相互作用的实质还存在很多争议。本文通过改变CeO2的担载量,研究了γ-Al2O3表面上CeO2的形态对CuO的分散状态、还原性能以及催化活性的影响,并结合嵌入模型,对实验结果进行了讨论。     

Fe-Mn/Al2O3催化剂低温 NH3选择性催化还原 NO的性能

本文制备了一系列 Fe-Mn/Al2O3催化剂,并在固定床上考察了其 NH3低温选择性催化还原 NO的性能.首先考察了不同 Fe负载量制备的催化剂的脱硝性能,优选出最佳的 Fe负载量;在此基础上,研究了 Mn负载量对催化剂脱硝效率的影响;最后,对优选催化剂的抗 H2O和抗 SO2性能进行了实验研究;同时,对催化剂由于 SO2所造成的失活机制进行了考察.采用 N2吸附-脱附、X射线衍射、透射电镜、能量弥散 X射线谱、程序升温还原、程序升温脱附、X射线光电子能谱、热重和傅里叶变换红外光谱等方法对催化剂进行了表征.结果表明,最佳的 Fe和 Mn负载量均为8%,所制的8Fe-8Mn/Al2O3催化剂在150°C的脱硝效率可达近99%;同时,在整个低温测试区间(90–210°C)的脱硝效率均超过了92.6%. Fe在催化剂表面主要以 Fe3+形态存在,而 Mn主要包括 Mn4+和 Mn3+; Mn的添加提高了 Fe在催化剂表面的积累,促进了催化剂比表面积增大和活性物种分散,改善了催化剂氧化还原性能和对 NH3的吸附能力.催化剂的高活性主要是由于其具有较大的比表面积、高度分散的活性物种、增加的还原特性和表面酸性、较低的结合能、较高的 Mn4+/Mn3+和增强的表面吸附氧.此外,8Fe-8Mn/Al2O3的催化性能受 H2O和 SO2影响较小,抗 H2O和 SO2能力较强.同时,反应温度对催化剂的抗硫性有重要影响,在较低的反应温度下,催化剂抗硫性更好; SO2造成催化剂活性降低主要是由于催化剂表面硫酸盐物种的生成.一方面,表面硫酸铵盐的生成造成催化剂孔道堵塞和比表面积降低,减少了反应中的气固接触从而导致活性降低;另一方面,催化剂表面的活性物种被硫酸化,造成反应中的有效活性位减少,从而降低了催化剂活性.     

负载型催化剂的表面相互作用及其在大气分子污染物NO和CO消除中的应用基础研究

负载型催化剂具有重要的应用背景,研究表面分散组分与载体之间的相互作用.对于了解催化过程的本质,进而设计开发高效实用的催化剂均有重要的指导意义.本课题组近年来在该领域中进行了一些探索研究,涉及的催化剂以负载型金属氧化物(如CuO/γ-Al_2O_3,CuO/Ce_xZr_(1-x)O_2和CuO/Ti_xSn_(1-x)O_2等)为主,涉及的反应包括CO完全氧化和NO+CO反应.通过改变活性组分的负载量、添加改性剂和改变样品制备条件等制得一系列样品,用多种固体催化剂表征手段考察各组分在催化剂中的作用以及在上述催化反应中的活性变化规律.研究表明:(1)金属氧化物和卤化物等离子化合物在氧化物载体表面的分散容量和分散后的一些性质均可从"嵌入模型"的考虑得到解释;(2)处于不同载体表面的活性物种或同一载体表面不同结构的活性物种,由于其存在状态的差异使得其氧化还原性质和催化性质不同;(3)在相关催化剂体系中进行的CO完全氧化和NO+CO反应的结果显示,通过探索催化剂的"组成-结构-性质"间的关系,有可能为实际催化剂的设计提供理论参考.     

Am指数的扩展与手性化合物的构效关系研究

构效关系研究中的分子拓扑指数(Am)通常仅代表一个化合物的拓扑特征,所以预测手性化合物活性的能力较差.我们对Am指数进行了扩展,得到eAm指数,并将其应用于手性分子的结构-活性相关研究.结果表明,由手性拓扑指数得到的QSAR模型比传统的拓扑指数有更好的统计和预测手性化合物活性的能力.     

离子型化合物与氧化物载体表面相互作用的研究—“嵌入模型”及其应用

离子化合物与氧化物载体间相互作用的研究是从本质上探索负载型催化剂的物理化学性质的有效途径。在考虑载体的表面结构和离子化合物的本征性质 (价型、离子半径和电子构型等 )的基础上 ,用“嵌入模型”说明或预测一些离子化合物在不同的氧化物载体上的分散容量 ,为催化剂的设计和制备提供科学依据。本文就课题组近十年来在这方面的工作作一简要介绍     

一道高考试题的别解

2011年高考浙江数学理科试题第18题为：在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c已知sinA＋sinC=psinB（p∈R）且ac=4/1b2.（1）当p=54,b=1时,求a,c的值;（2）若B为锐角,求p的取值范围.     

Characterization of 4H-SiC substrates and epilayers by Fourier transform infrared reflectance spectroscopy

The infrared reflectance spectra of both 4H–SiC substrates and epilayers are measured in a wave number range from 400 cm 1 to 4000 cm 1 using a Fourier-transform spectrometer. The thicknesses of the 4H–SiC epilayers and the electrical properties, including the free-carrier concentrations and the mobilities of both the 4H–SiC substrates and the epilayers, are characterized through full line-shape fitting analyses. The correlations of the theoretical spectral profiles with the 4H–SiC electrical properties in the 30 cm 1 –4000 cm 1 and 400 cm 1 –4000 cm 1 spectral regions are established by introducing a parameter defined as error quadratic sum. It is indicated that their correlations become stronger at a higher carrier concentration and in a wider spectral region (30 cm 1 –4000 cm 1 ). These results suggest that the infrared reflectance technique can be used to accurately determine the thicknesses of the epilayers and the carrier concentrations, and the mobilities of both lightly and heavily doped 4H–SiC wafers.     

“嵌入模型”在γ-Al2O3负载单组分和双组分金属氧化物催化剂中的应用

探讨负载型金属氧化物催化剂的表面组分与载体之间的相互作用, 有助于理解相关催化剂的催化作用本质. 近年来, 我们对单组分CuO以及双组分CuO-Mn₂O₃, CuO-CoO等金属氧化物在γ-Al₂O₃载体表面的分散行为和存在状态, 及其物理化学性质和催化性能(CO+O₂和NO+CO模型反应)进行了研究. 结果表明, 这些金属氧化物在γ-Al₂O₃载体表面的分散行为和所得负载型催化剂样品的一些物理化学性质及其催化性能均可参照“嵌入模型”来解释. 在此基础上, 我们讨论了这些样品的“组成-结构-性质”间的关系, 并针对表面负载双组分金属氧化物样品提出了表面协同氧空位参与的NO+CO反应机理.     

负载型铜基催化剂组分间相互作用及其催化性能

负载型铜基催化剂因其良好的催化性能和相对低廉的价格在诸多重要工业催化反应中得到广泛的应用.探讨负载型铜基催化剂中组分间的相互作用,有助于了解相关催化作用的本质,为现有催化剂的改进和新催化剂的设计提供科学依据.本文综述了近年来我们就CuO在不同载体上的分散、铜物种和载体的改性及其物理化学性质以及催化CO完全氧化、CO+NO和NH₃+NO+O₂反应性能等方面的研究进展.结果表明,CuO在多种氧化物载体表面的分散和所得负载型铜基催化剂的一些物理化学性质可参考“嵌入模型”得到解释,本文主要讨论了以CeO₂,Ce_xZr_1-xO₂和Mo₃-CeO₂为载体的一些铜基催化剂的组成-结构-性质间的关系.